Wiedza i Życie 06/2019
W numerze m.in.:
Biometeorologia
Siódme poty; Andrzej Hołdys

Fizjologia
Kriorewolucja; Katarzyna Kornicka

Technika
Węsząca elektronika; Justyna Jońca

Fizyka
Dwa oblicza wody; Justyna Jońca  
Mają postać balkonów, altan, ganków czy nawet namiotów i były nieodzowne w żydowskie Święto Namiotów. Chociaż jeszcze w czasach powojennych nadawały koloryt polskim miastom i miasteczkom, dziś spotyka się je niezmiernie rzadko.
Turyści w Greenwich najczęściej odwiedzają Obserwatorium Królewskie, aby podziwiać południk zerowy, ale wielu z nich dociera też nad Tamizę, gdzie w suchym doku spoczywa legenda oceanów i duma Wielkiej Brytanii – zbudowany dokładnie 150 lat temu kliper herbaciany „Cutty Sark”.
Wywiad z dr Katarzyną Kozioł, ginekologiem, embriologiem, dyrektorem do spraw medycznych w przychodni nOvum, przewodniczącą Polskiego Towarzystwa Medycyny Rozrodu i Embriologii.
Aktualne numery
10/2019
09/2019
Kalendarium
Październik
22
W 1964 r. kanadyjski komitet parlamentarny wybrał, spośród 2 600 zgłoszonych na konkurs propozycji, obecny wzór flagi Kanady.
Warto przeczytać
Michael Hebb to współtwórca popularnego na Zachodzie ruchu, w ramach którego ludzie, znajomi lub nieznajomi, spotykają się przy stole, by porozmawiać o śmierci. Tak jak o życiu, normalnie. Gdybyś mógł przedłużyć swoje życie, to o jak długo? Jak wygląda dobra śmierć? Jak chciałbyś być wspominany?

WSPÓŁPRACUJEMY
Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Katarzyna Ostasiewicz | dodano: 2012-07-04
Geniusz i megaloman

Amerykańscy fizycy, którzy w 1956 roku podzielili się Nagrodą Nobla za odkrycie tranzystora: siedzi William Shockley, stoją od lewej John Bardeen i Walter Brattain.


W ludzkiej pamięci zapisał się jako współodkrywca tranzystora, uhonorowany z tego powodu najwyższym naukowym odznaczeniem - Nagrodą Nobla. Tymczasem on sam za najważniejszą dziedzinę swojej działalności uważał eugenikę, co znający tę stronę jego życia pomijają zazwyczaj pełnym zakłopotania milczeniem. Istnieją ponadto pewne wątpliwości, czy to na pewno on zasługuje na zaszczytne miano ojca tranzystora. William Bradford Shockley - właśnie mija setna rocznica jego urodzin.

Urodził się 13 lutego 1910 roku w Anglii. Był synem Brytyjczyka Williama Shockleya, inżyniera górnictwa, oraz Amerykanki Mary Bradford, mineraloga. Gdy miał trzy lata, rodzina wróciła do Stanów Zjednoczonych, do Kalifornii. Z okolicą, gdzie dorastał, czuł się związany również w dorosłym wieku - to jemu, jak się okaże, zawdzięcza ona swoją dzisiejszą wyjątkowość. Matka od niemowlęctwa mawiała do syna: "Bill, zawojuj świat". Był jej posłuszny. Niezachwiana pewność siebie nie zjednywała mu sympatii rówieśników. Jako nastolatek lubił popisywać się inteligencją, brawurową jazdą samochodem i sztuczkami magicznymi; nosił przy sobie pistolet. Wybujałego mniemania o sobie nie zakłócił nawet wynik testu na inteligencję: powyżej średniej, ale poniżej aspiracji. 129 - warto tę liczbę zapamiętać.

Pierwsza połowa XX wieku była okresem gwałtownego rozwoju fizyki. Narodziny mechaniki kwantowej zrewolucjonizowały niemal wszystkie jej dziedziny, w szczególności fizykę ciała stałego, przed którą otworzyły się nagle nowe światy i nowe możliwości. Prawdopodobnie to jeden z sąsiadów Shockleyów, wykładowca fizyki na Stanford University, zachęcił młodego Williama do studiów na tym kierunku w California Institute of Technology (słynnym Caltechu). Jeszcze jako student Shockley ożenił się z dziewczyną o imieniu Jean. Edukację kontynuował w równie słynnym Massachusetts Institute of Technology, gdzie w wieku 26 lat obronił pracę doktorską. Tematem była struktura pasmowa chlorku sodu.

Tuż po obronie doktoratu, w roku 1936, zatrudnił się w Bell Laboratories, z którymi był związany, z krótką przerwą na czas wojny, aż do 1955 roku. Choć nastawiona w zasadzie na badania o znaczeniu praktycznym, instytucja ta pozostawiała naukowcom sporo swobody. Wedle Charlesa Kittla, innego zatrudnionego tam fizyka, więcej wręcz niż większość uniwersytetów. Shockley dołączył do grupy Clintona Davissona pracującej nad ulepszeniem lamp próżniowych - podstawy sieci telefonicznej Bella.

Badania przerwała wojna. Shockley został doradcą amerykańskiej marynarki wojennej. Zajmował się zastosowaniem radarów i techniką nakierowywania i zrzucania bomb. Dzięki opracowanemu przez niego algorytmowi skuteczność polowań na niemieckie U-Booty wzrosła siedmiokrotnie. Shockley przyczynił się też do podjęcia decyzji o zrzuceniu bomb jądrowych na Japonię.

Gdy po wojnie Laboratoria Bella podjęły prace nad zamiennikiem lamp próżniowych, stanął na czele zespołu badawczego obok chemika Stanleya Morgana.

Natura nie znosi lamp próżniowych
Tak jak w przypadku większości wynalazków i odkryć naukowych, wynalezienie tranzystora nie było - przynajmniej z dzisiejszego punktu widzenia - niespodziewane i gdyby nie doszło do niego akurat wtedy, podobne urządzenie wymyśliłby ktoś inny niewiele później. Przyrządami wzmacniającymi sygnał elektryczny były wtedy lampy elektronowe. Miały wiele wad, przede wszystkim były duże, stosunkowo nietrwałe, grzały się, tłukły, wymagały wysokich napięć i długiego czasu "rozruchu". John R. Pierce, jeden z pracowników Laboratoriów Bella, zresztą autor nazwy "tranzystor", mawiał, że "natura nie znosi lamp próżniowych". Znalezienie efektywniejszego zamiennika było potrzebą chwili i mniej lub bardziej udane próby jego skonstruowania czyniono jeszcze w okresie międzywojennym. (O jednej z nich jeszcze wspomnimy).
Tak więc w momencie, kiedy Mervin Kelly z Laboratoriów Bella reaktywował w styczniu 1946 roku zespół badawczy, świat nauki i przemysłu był przygotowany na przyjęcie i szybkie wdrożenie półprzewodnikowego przyrządu wzmacniającego.

Pierwszego odkrycia dokonano właściwie przez przypadek, przy okazji próby realizacji pewnego nieudanego pomysłu Shockleya. W trakcie prac nad wyjaśnieniem przyczyn porażki, John Bardeen i Walter Brattain zaobserwowali efekt wzmocnienia sygnału. Zainspirowani, skonstruowali tranzystor ostrzowy. Przy okazji prezentacji prototypu, w grudniu 1947 roku, po raz pierwszy użyto nazwy "tranzystor" - utworzył je od pierwszej i ostatniej sylaby słów "transfer resistor" wspomniany Pierce.

Ustalanie ojcostwa
W chwili gdy Bardeen i Brattain dokonywali swego odkrycia, Shockleya nawet nie było w kraju. Po powrocie do laboratorium błyskawicznie jednak zdał sobie sprawę z wagi odkrycia. Wiedział, że jest na miarę Nagrody Nobla i był zdeterminowany, żeby partycypować w spodziewanych zaszczytach. Choć wynalazek nie był oparty na jego oryginalnej koncepcji, która w końcu nie zdała praktycznego egzaminu, po ogłoszeniu odkrycia, często i chętnie pozował do fotografii ze swymi współpracownikami. Oto on, w samym centrum, pochylony nad aparaturą, z Bardeenem i Brittainem przyglądającymi się z uwagą.

Myliłby się jednak ten, kto by sądził, że Shockley chciał występować jako współodkrywca. On pragnął wyłączności. Krótko po prezentacji tranzystora ostrzowego wezwał do siebie Bardeena i Brattaina i ogłosił im gorzką prawdę, że nie zawsze ci, którzy wykonują pracę, zbierają laury, oraz że w wynalazku najważniejsza jest "zasadnicza idea". Wobec powyższego, na zgłoszeniu patentowym tranzystora powinno znaleźć się tylko jego, Shockleya, nazwisko. Brattain zareagował porywczo: "Do diabła, Shockley, chwały wystarczy dla wszystkich".
Nie ograniczając się do zagrywek marketingowych, Shockley odsunął Bardeena i Brattaina od dalszych prac nad tranzystorem. Sam, konsultując się z nimi tylko w razie potrzeby, zabrał się do ulepszania wynalazku. Już w styczniu 1948 roku miał gotowy pomysł tranzystora innego rodzaju - tranzystora złączowego.

Jak przepowiedział Brattain, chwały starczyło dla wszystkich. Co prawda, samej "zasadniczej idei" nie udało się opatentować. Niespodziewanie okazało się, że podobny - zbyt podobny - pomysł opatentowano już w roku 1926. Pomysłodawcą był pochodzący spod Lwowa Julius Lilienfeld, oficjalnie poddany Austro-Węgier (jak pisał w liście do Marii Skłodowskiej-Curie - czuł się Polakiem). W samą porę pojawiła się jednak ulepszona wersja wynalazku w postaci tranzystora warstwowego. Koniec końców, Bardeen i Braittain opatentowali bez udziału Shockleya tranzystor ostrzowy, a Shockley został jedynym właścicielem patentu na wersję ulepszoną.
Pozornie spór został rozstrzygnięty. Przypieczętowaniem wydawała się decyzja Komitetu Noblowskiego, przyznająca wspólnie całej trójce Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za rok 1956 (Lilienfelda pominięto). I choć w przedmowie do swojego opus magnum, książki "Electrons and Holes in Semiconductors" (Elektrony i dziury w półprzewodnikach) Shockley w 1950 roku napisał, że powstanie zawdzięcza ona wynalezieniu tranzystora przez Bardeena i Brattaina, a w noblowskim wykładzie wspomniał dwójkę wynalazców, to jeszcze w latach 70. usiłował podważyć ich patent.

Zniechęcony atmosferą panującą w zespole John Bardeen odszedł z Laboratoriów Bella w 1951 roku. Wedle jego słów, Shockley wykorzystywał zespół jedynie do opracowywania i testowania swoich koncepcji, nie dając współpracownikom swobody w rozwijaniu ich własnych pomysłów. Bardeen czuł się - i z pewnością był - płodnym i utalentowanym teoretykiem. Udowodnił to w nowym miejscu pracy, osiągając coś, co nie udało się ani wcześniej, ani później żadnemu innemu fizykowi: otrzymał drugą Nagrodę Nobla z tej dziedziny, tym razem za współstworzenie teorii nadprzewodnictwa.

Kilka lat po odejściu Bardeena, również i w życiu Shockleya zaszły gruntowne zmiany. Porzucił długoletnią towarzyszkę życia (z którą miał trójkę dzieci), by poślubić inną kobietę, młodszą o kilka lat Emmy. Opuścił również swoje dotychczasowe miejsce pracy, by przeistoczyć się z naukowca w naukowca-menedżera. Zdawał sobie bowiem sprawę, że wynalazek, którego był współautorem, ma ogromny potencjał komercyjny.